JP2003269319A - 風力発電システム - Google Patents
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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- Y02B10/30—Wind power
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で高効率に発電することが可能な風力発
電システムを提供する。 【解決手段】 ブレードの直径を例えばマイクロエレク
トロメカニカルシステム製造技術を用いて１０-4〜１０
-1ｍの大きさに形成して、例えば動翼２３の翼先端部
に、当該動翼２３と共に回転する円筒状の誘電体層３１
が設けられてなるロータ３２と、この誘電体層３１と所
定の距離を隔てた位置に複数の電極３３が配置されてス
テータ３４とによる風力発電システムを形成する。そし
て、電極３３を２つおきに電気的に連結されて３つの電
極群３３ａ，３３ｂ，３３ｃを形成して静電誘電型発電
機を構成する。これによりかかる風力発電システムを複
数個を自動車、鉄道車輌、航空機等の輸送手段やビルの
谷間、高速道路沿、橋梁、空港等に設置して小型で高効
率に発電できるようにする。
電システムを提供する。 【解決手段】 ブレードの直径を例えばマイクロエレク
トロメカニカルシステム製造技術を用いて１０-4〜１０
-1ｍの大きさに形成して、例えば動翼２３の翼先端部
に、当該動翼２３と共に回転する円筒状の誘電体層３１
が設けられてなるロータ３２と、この誘電体層３１と所
定の距離を隔てた位置に複数の電極３３が配置されてス
テータ３４とによる風力発電システムを形成する。そし
て、電極３３を２つおきに電気的に連結されて３つの電
極群３３ａ，３３ｂ，３３ｃを形成して静電誘電型発電
機を構成する。これによりかかる風力発電システムを複
数個を自動車、鉄道車輌、航空機等の輸送手段やビルの
谷間、高速道路沿、橋梁、空港等に設置して小型で高効
率に発電できるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブレードのサイズ
が１０-4〜１０-1ｍの大きさを持つ小型の風力発電機に
関する。
が１０-4〜１０-1ｍの大きさを持つ小型の風力発電機に
関する。
【０００２】
【従来の技術】今日、二酸化炭素削減による環境問題改
善が叫ばれ、従来の化石燃料を用いた発電機に代り風
力、太陽光、水力、地熱等の自然エネルギーを利用する
機器が数多く検討されている。
善が叫ばれ、従来の化石燃料を用いた発電機に代り風
力、太陽光、水力、地熱等の自然エネルギーを利用する
機器が数多く検討されている。
【０００３】中でも風力を用いた発電システムは、機器
の構成が非常に簡単であり、また太陽電池のように製造
過程で大量の二酸化炭素を排出したり、使用時間と共に
大幅な性能劣化がないため有望視されている。
の構成が非常に簡単であり、また太陽電池のように製造
過程で大量の二酸化炭素を排出したり、使用時間と共に
大幅な性能劣化がないため有望視されている。
【０００４】このような風力発電システムは、風況の良
好な土地に直径５０〜７０ｍのブレードの風車を設置し
て０．１〜１．５ＭＷ程度の発電を行うものが主流であ
るが、ブレードが大きい等の理由のため一般家庭等で設
置することが困難であることから、例えばブレード直径
が１．１７ｍ、定格風速が１２．５ｍ／ｓで４００Ｗの
発電が行えるようなものやブレード直径が０．９１ｍ、
定格風速が１０．０ｍ／ｓで７２Ｗの発電が行えるもの
が提案されている。
好な土地に直径５０〜７０ｍのブレードの風車を設置し
て０．１〜１．５ＭＷ程度の発電を行うものが主流であ
るが、ブレードが大きい等の理由のため一般家庭等で設
置することが困難であることから、例えばブレード直径
が１．１７ｍ、定格風速が１２．５ｍ／ｓで４００Ｗの
発電が行えるようなものやブレード直径が０．９１ｍ、
定格風速が１０．０ｍ／ｓで７２Ｗの発電が行えるもの
が提案されている。
【０００５】しかし、これらは自然に吹く風をパッシブ
に受けて発電するため風速が低速域での出力特性が悪く
安定した電力を得る事が難しく、またブレード直径が１
０0ｍのオーダーであるため、まだまだ普及が進んでい
ないのが現状である。
に受けて発電するため風速が低速域での出力特性が悪く
安定した電力を得る事が難しく、またブレード直径が１
０0ｍのオーダーであるため、まだまだ普及が進んでい
ないのが現状である。
【０００６】一方、特開平３−２８６１８９号公報〜特
開平３−２８６１９１号公報、特開平７−１２７５６１
号公報、特開平７−１２７５６２号公報においては、鉄
道車輌の車体構造内部に大型多段軸流式の風力発電シス
テムを取付けて発電する構成や車体外部天井に風力発電
システムを取付けて発電する構成が提案されている。
開平３−２８６１９１号公報、特開平７−１２７５６１
号公報、特開平７−１２７５６２号公報においては、鉄
道車輌の車体構造内部に大型多段軸流式の風力発電シス
テムを取付けて発電する構成や車体外部天井に風力発電
システムを取付けて発電する構成が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た車両に風力発電システムを取付ける構成では、車両の
走行方向に風が吹くので、風向きを心配することがない
ため安定した発電を行うことが可能である利点があるも
ののエネルギー効率が悪かったり、また車両に取付けら
れた風力発電システムが走行に対するブレーキとして作
用する要素が多いために実現には至っていない問題があ
った。
た車両に風力発電システムを取付ける構成では、車両の
走行方向に風が吹くので、風向きを心配することがない
ため安定した発電を行うことが可能である利点があるも
ののエネルギー効率が悪かったり、また車両に取付けら
れた風力発電システムが走行に対するブレーキとして作
用する要素が多いために実現には至っていない問題があ
った。
【０００８】そこで、本発明は、小型で高効率に発電す
ることが可能な風力発電システムを提供することを目的
とする。
ることが可能な風力発電システムを提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明は、風を受けて回転するブレ
ードと、該ブレードの回転力により駆動される発電機と
を備えた風力発電システムにおいて、ブレードの直径を
１０-4〜１０-1ｍの大きさに形成して、自動車、鉄道車
輌、航空機等の輸送手段又はビルの谷間、高速道路沿、
橋梁、空港周辺等の少なくとも１カ所に複数設けて、小
型で高効率に発電できるようにしたことを特徴とする。
め、請求項１にかかる発明は、風を受けて回転するブレ
ードと、該ブレードの回転力により駆動される発電機と
を備えた風力発電システムにおいて、ブレードの直径を
１０-4〜１０-1ｍの大きさに形成して、自動車、鉄道車
輌、航空機等の輸送手段又はビルの谷間、高速道路沿、
橋梁、空港周辺等の少なくとも１カ所に複数設けて、小
型で高効率に発電できるようにしたことを特徴とする。
【００１０】請求項２にかかる発明は、ブレードが、静
翼と、該静翼の下流に隣接して設置された動翼との単段
で形成されていることを特徴とする。
翼と、該静翼の下流に隣接して設置された動翼との単段
で形成されていることを特徴とする。
【００１１】請求項３にかかる発明は、ブレードが、動
翼単段で形成されていることを特徴とする。
翼単段で形成されていることを特徴とする。
【００１２】請求項４にかかる発明は、輸送手段の速度
に応じて静翼の迎角又は動翼の迎角のうち少なくとも１
の迎角を変えることができるようにしたことを特徴とす
る。
に応じて静翼の迎角又は動翼の迎角のうち少なくとも１
の迎角を変えることができるようにしたことを特徴とす
る。
【００１３】請求項５にかかる発明は、輸送手段が高速
走行している場合には迎角を小さくし、低速走行してい
る場合には迎角を大きくするように、当該仰角を走行速
度に応じて変えるようにしたことを特徴とする。
走行している場合には迎角を小さくし、低速走行してい
る場合には迎角を大きくするように、当該仰角を走行速
度に応じて変えるようにしたことを特徴とする。
【００１４】請求項６にかかる発明は、ブレードが、ガ
ラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等の比重の小さ
な複合材料、またはアルミ合金、チタン、マグネシウム
等の低比重金属により形成されたファンブレードである
ことを特徴とする。
ラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等の比重の小さ
な複合材料、またはアルミ合金、チタン、マグネシウム
等の低比重金属により形成されたファンブレードである
ことを特徴とする。
【００１５】請求項７にかかる発明は、輸送手段が航空
機であって、その走行速度に応じて翼の前進角や後退角
を変えることができる航空機の当該翼にブレードを取付
けたことを特徴とする。
機であって、その走行速度に応じて翼の前進角や後退角
を変えることができる航空機の当該翼にブレードを取付
けたことを特徴とする。
【００１６】請求項８にかかる発明は、ブレードの直径
が、マイクロエレクトロメカニカルシステム製造技術に
より１０-4ｍの大きさに形成されてなることを特徴とす
る。
が、マイクロエレクトロメカニカルシステム製造技術に
より１０-4ｍの大きさに形成されてなることを特徴とす
る。
【００１７】請求項９にかかる発明は、ブレードがＳ
ｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＧａＡｓ等を材料として形成され
ていることを特徴とする。
ｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＧａＡｓ等を材料として形成され
ていることを特徴とする。
【００１８】請求項１０にかかる発明は、ブレードの翼
端に設けられて当該ブレードと共に回転する円筒状誘電
体層からなるロータと、該円筒状誘電体層と所定距離隔
てて固定して設けられた複数の電極とを備えて、当該複
数の電極が円筒状誘電体層を包むように並設されると共
に、所定数おきに電気的に接続されて複数の電極群を形
成してなるステータとを有することを特徴とする。
端に設けられて当該ブレードと共に回転する円筒状誘電
体層からなるロータと、該円筒状誘電体層と所定距離隔
てて固定して設けられた複数の電極とを備えて、当該複
数の電極が円筒状誘電体層を包むように並設されると共
に、所定数おきに電気的に接続されて複数の電極群を形
成してなるステータとを有することを特徴とする。
【００１９】請求項１１にかかる発明は、ブレードの風
上側近傍に風に紛れて飛んでくる異物が当該ブレードに
当らないように除去する異物除去装置を設けたことを特
徴とする。
上側近傍に風に紛れて飛んでくる異物が当該ブレードに
当らないように除去する異物除去装置を設けたことを特
徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる風力発
電システム１０をハイブリッド車１１に適用した場合の
様子を示す図である。
て説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる風力発
電システム１０をハイブリッド車１１に適用した場合の
様子を示す図である。
【００２１】無論、適用例としてはハイブリッド車１１
に限定されるものではなく、通常の自動車、鉄道車輌、
航空機等の輸送手段やビルの谷間、高速道路沿、橋梁、
空港周辺に設置しても同様な効果が得られることを予め
付言する。
に限定されるものではなく、通常の自動車、鉄道車輌、
航空機等の輸送手段やビルの谷間、高速道路沿、橋梁、
空港周辺に設置しても同様な効果が得られることを予め
付言する。
【００２２】図１に示す風力発電システム１０のブレー
ド１２は１０-1ｍオーダの動翼単段で構成され、これを
フロントグリル１３の内部に複数（例えば、１０個）取
付られている。
ド１２は１０-1ｍオーダの動翼単段で構成され、これを
フロントグリル１３の内部に複数（例えば、１０個）取
付られている。
【００２３】無論、図２に示すようにブレード１２の構
成をケーシング２１に固定された静翼２２と回動軸を備
えた動翼２３とからなる単段軸流式に形成して、静翼２
２で風を整流して、その風により動翼２３を回転させる
ようにしてもよい。
成をケーシング２１に固定された静翼２２と回動軸を備
えた動翼２３とからなる単段軸流式に形成して、静翼２
２で風を整流して、その風により動翼２３を回転させる
ようにしてもよい。
【００２４】このようなブレード１２は、ガラス繊維、
カーボン繊維、アラミド繊維等の比重の小さな複合材料
や低価格、低比重金属のアルミ合金、チタン、マグネシ
ウム等を材料として鋳造や切削等による機械加工で製作
されている。
カーボン繊維、アラミド繊維等の比重の小さな複合材料
や低価格、低比重金属のアルミ合金、チタン、マグネシ
ウム等を材料として鋳造や切削等による機械加工で製作
されている。
【００２５】回動軸には図示しない発電機が連結され
て、当該回動軸が回転することにより発電が行われるよ
うになっている。
て、当該回動軸が回転することにより発電が行われるよ
うになっている。
【００２６】これにより、風力発電システム１０を多段
軸流式に構成したような場合に上流側の静翼列後縁から
ウェークで発生する損を抑制することが可能になってい
る。
軸流式に構成したような場合に上流側の静翼列後縁から
ウェークで発生する損を抑制することが可能になってい
る。
【００２７】即ち、多段軸流式に構成したような場合
は、２段目以降において１段目ウェークからの大きな損
失が累積されてしまうため、得られる電気エネルギーよ
り車両等が失う運動エネルギーの方が大きくなる場合が
多いが、上述したように単段軸流式にすることで失う運
動エネルギーより得られる電気エネルギーを多くするこ
とが可能になって、当該車両等に搭載して利用すること
が可能になる。
は、２段目以降において１段目ウェークからの大きな損
失が累積されてしまうため、得られる電気エネルギーよ
り車両等が失う運動エネルギーの方が大きくなる場合が
多いが、上述したように単段軸流式にすることで失う運
動エネルギーより得られる電気エネルギーを多くするこ
とが可能になって、当該車両等に搭載して利用すること
が可能になる。
【００２８】なお、このような風力発電システム１０を
ハイブリッド車１１に搭載する際には、風に異物が混入
している場合があり、かかる異物がブレード１２に当り
ブレード１２に破損を与えてしまうことが予想される。
ハイブリッド車１１に搭載する際には、風に異物が混入
している場合があり、かかる異物がブレード１２に当り
ブレード１２に破損を与えてしまうことが予想される。
【００２９】このような場合には、例えば図３に示すよ
うなハニカム構造の異物除去装置２４をブレード１２の
上流側近傍に設置することで、小石等の異物がブレード
１２に衝突するのを防止できるようになる。
うなハニカム構造の異物除去装置２４をブレード１２の
上流側近傍に設置することで、小石等の異物がブレード
１２に衝突するのを防止できるようになる。
【００３０】また、ハニカム構造の異物除去装置２４を
設けることによりブレード１２への空気の流れが整流さ
れるので、より安定して発電することが可能になる。
設けることによりブレード１２への空気の流れが整流さ
れるので、より安定して発電することが可能になる。
【００３１】ブレード１２の動翼２３は、一定の迎角に
固定した構成とすることも可能であるが、ハイブリッド
車１１が加速しているときや定速度走行しているときに
は、揚力（Ｌ）／抗力（Ｄ）が最大になるように仰角を
制御できるようにしてもよい。
固定した構成とすることも可能であるが、ハイブリッド
車１１が加速しているときや定速度走行しているときに
は、揚力（Ｌ）／抗力（Ｄ）が最大になるように仰角を
制御できるようにしてもよい。
【００３２】図４は、横軸の迎角（α）に対して揚力係
数（ＣＬ）、抗力係数（ＣＤ）、揚抗比（Ｌ／Ｄ）ピッ
チングモーメント係数（ＣＭ）を縦軸に示した動翼２３
の特性を示す図で、約４°の小さな迎角で揚抗比が最大
となっている。
数（ＣＬ）、抗力係数（ＣＤ）、揚抗比（Ｌ／Ｄ）ピッ
チングモーメント係数（ＣＭ）を縦軸に示した動翼２３
の特性を示す図で、約４°の小さな迎角で揚抗比が最大
となっている。
【００３３】そこで、加速時や定速度走行時には、動翼
２３がこの迎角となるように図示しないステッピングモ
ータ等の仰角制御装置により制御することで、運動エネ
ルギ−の損失（抗力）を最小としながら最大の回転運動
エネルギーを得ることが可能になり、効率的な発電が行
えるようになる。
２３がこの迎角となるように図示しないステッピングモ
ータ等の仰角制御装置により制御することで、運動エネ
ルギ−の損失（抗力）を最小としながら最大の回転運動
エネルギーを得ることが可能になり、効率的な発電が行
えるようになる。
【００３４】一方、減速時には迎角を増すように制御す
ることで抗力を急増させて、ペダルブレーキやエンジン
ブレーキによる制動に加えて、当該ブレード１２による
抗力がエアーブレーキとして作用するようになり、制動
を効果的に行うことが可能になる。
ることで抗力を急増させて、ペダルブレーキやエンジン
ブレーキによる制動に加えて、当該ブレード１２による
抗力がエアーブレーキとして作用するようになり、制動
を効果的に行うことが可能になる。
【００３５】また、遷音速で飛行する航空機等の輸送手
段では、例えば高速で飛行する際には後退角を大きく
し、低速で飛行する場合には前進角を大きくするよう
に、飛行速度に応じて当該輸送手段の胴体に対する翼の
角度を変えることがある。
段では、例えば高速で飛行する際には後退角を大きく
し、低速で飛行する場合には前進角を大きくするよう
に、飛行速度に応じて当該輸送手段の胴体に対する翼の
角度を変えることがある。
【００３６】かかる輸送手段に、本発明にかかる風力発
電システムを搭載する場合には、輸送手段の翼の角度に
応じて高い揚抗比が得られるように仰角を変えるように
することが好ましい。
電システムを搭載する場合には、輸送手段の翼の角度に
応じて高い揚抗比が得られるように仰角を変えるように
することが好ましい。
【００３７】このような構成にすることにより、例えば
ハイブリッド車１１が１７ｍ／ｓｅｃ（６０ｋｍ／ｈ）
で走行すると、図５に示すブレード１２の直径に対する
発電出力のデータから、ブレード１２が直径０．３ｍの
場合には約０．１ｋＷの発電出力を得ることが可能であ
ることが分る。
ハイブリッド車１１が１７ｍ／ｓｅｃ（６０ｋｍ／ｈ）
で走行すると、図５に示すブレード１２の直径に対する
発電出力のデータから、ブレード１２が直径０．３ｍの
場合には約０．１ｋＷの発電出力を得ることが可能であ
ることが分る。
【００３８】従って、このようなブレード１２を持つ風
力発電システム１０を１０台設置すると約１ｋＷの発電
出力が得られることになる。
力発電システム１０を１０台設置すると約１ｋＷの発電
出力が得られることになる。
【００３９】一方、自動車が１７ｍ／ｓｅｃ（６０ｋｍ
／ｈ）で走行する際の回転数が２０００ｒｐｍであると
すると、図６に示す回転数に対する軸出力のデータか
ら、エンジンは最低限１５ｋＷのエネルギーを出力しな
ければならない。
／ｈ）で走行する際の回転数が２０００ｒｐｍであると
すると、図６に示す回転数に対する軸出力のデータか
ら、エンジンは最低限１５ｋＷのエネルギーを出力しな
ければならない。
【００４０】従って、上述した風力発電システムで約１
ｋＷのエネルギーを発電すると１５ｋＷのうちの１ｋＷ
が風力発電で賄えることになり約７％（＝１／１５＊１
００％）の低燃費化が実現できることがわかる。
ｋＷのエネルギーを発電すると１５ｋＷのうちの１ｋＷ
が風力発電で賄えることになり約７％（＝１／１５＊１
００％）の低燃費化が実現できることがわかる。
【００４１】このように自動車のフロントグリルにブレ
ード１２を設置した風力発電システム１０では、走行風
を常に受けることが可能になるので安定して発電が行え
ると共に、ハイブリッド車１１や燃料電池車等のモータ
推進用電力供給の補助電源として、またヘッドライト、
エアコン、オーディオ等の車載電装機器の補助電源等と
して利用可能になる。
ード１２を設置した風力発電システム１０では、走行風
を常に受けることが可能になるので安定して発電が行え
ると共に、ハイブリッド車１１や燃料電池車等のモータ
推進用電力供給の補助電源として、またヘッドライト、
エアコン、オーディオ等の車載電装機器の補助電源等と
して利用可能になる。
【００４２】これにより燃料消費量の削減ばかりでな
く、セルモータ（ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ）等を小型化、
軽量化することも可能になる。
く、セルモータ（ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ）等を小型化、
軽量化することも可能になる。
【００４３】また、当該風力発電システム１０は小型で
あるので、住宅の屋根、風力エネルギの大きなビルの谷
間、山岳地帯、離島等の交通標識や外灯に用いることで
分散電源として活用することも可能になり、対環境性に
優れることから普及しつつある太陽電池（製造コストが
高く、発電効率が悪い）とのハイブリッド化が可能にな
る。
あるので、住宅の屋根、風力エネルギの大きなビルの谷
間、山岳地帯、離島等の交通標識や外灯に用いることで
分散電源として活用することも可能になり、対環境性に
優れることから普及しつつある太陽電池（製造コストが
高く、発電効率が悪い）とのハイブリッド化が可能にな
る。
【００４４】次に、本発明の第２の実施の形態を図を参
照して説明する。なお、上述した構成と同一構成に関し
ては同一符号を用い説明を適宜省略する。
照して説明する。なお、上述した構成と同一構成に関し
ては同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００４５】上記実施の形態においては、ブレード１２
は鋳造や切削等による機械加工で製作した。
は鋳造や切削等による機械加工で製作した。
【００４６】これに対して本実施の形態では、ディープ
リアクティブイオンエッチング（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔ
ｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）プロセスやリガ（Ｌ
ＩＧＡ：Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ、 Ｇａｌｖａｎｏ
ｆｏｒｍｕｎｇ、 Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）プロセス等の
半導体メモリ等の製作で利用されているリソグラフィ、
エッチング技術を用いたマイクロエレクトロメカニカル
システム（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ−ＥｌｅｃｔｒｏＭｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）製造技術により、
図７に示すような構成の風力発電システムを形成して、
製造コストを機械加工と比較して１／１００程度に抑
え、かつ、小型化することによってさらに適用範囲を広
げ得ることを可能にしたものである、いる。
リアクティブイオンエッチング（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔ
ｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）プロセスやリガ（Ｌ
ＩＧＡ：Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ、 Ｇａｌｖａｎｏ
ｆｏｒｍｕｎｇ、 Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）プロセス等の
半導体メモリ等の製作で利用されているリソグラフィ、
エッチング技術を用いたマイクロエレクトロメカニカル
システム（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ−ＥｌｅｃｔｒｏＭｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）製造技術により、
図７に示すような構成の風力発電システムを形成して、
製造コストを機械加工と比較して１／１００程度に抑
え、かつ、小型化することによってさらに適用範囲を広
げ得ることを可能にしたものである、いる。
【００４７】なお、リガプロセスとは、アスペクト比
（加工幅と高さの比）の高い形状を容易に得ることがで
きるプロセス技術で、ドライエッチング等による加工で
は困難なアスペクト比の高い金属膜部品の加工を行う場
合等に用いられている。
（加工幅と高さの比）の高い形状を容易に得ることがで
きるプロセス技術で、ドライエッチング等による加工で
は困難なアスペクト比の高い金属膜部品の加工を行う場
合等に用いられている。
【００４８】このような製造技術により、機械加工では
製造不可能な直径１０-4〜１０-3ｍのブレード１２が製
作可能となる。
製造不可能な直径１０-4〜１０-3ｍのブレード１２が製
作可能となる。
【００４９】ブレード１２のサイズが小さくなると、図
５に示したように発電出力は小さくなる。しかし、その
分多数設置することが可能になるので、総発電力として
は１０-2〜１０-1ｍの直径を持つブレード１２を備える
発電システムと略同等の発電出力を得ることが可能にな
る。
５に示したように発電出力は小さくなる。しかし、その
分多数設置することが可能になるので、総発電力として
は１０-2〜１０-1ｍの直径を持つブレード１２を備える
発電システムと略同等の発電出力を得ることが可能にな
る。
【００５０】このとき、動翼２３の仰角を最適値に固定
した構成にすると、その仰角が大きくなってしまう場合
があり、このため大きなアスペクト比の加工が可能な上
述した技術を適用している。
した構成にすると、その仰角が大きくなってしまう場合
があり、このため大きなアスペクト比の加工が可能な上
述した技術を適用している。
【００５１】なお、動翼２３等のブレードの材料として
はＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＧａＡｓ等の半導体材料の適
用が可能であり、異物が衝突しても破損等しないように
強度が要求される場合にはＳｉＣ、ＳｉＮ等の強度の強
い材料を適宜選択して用いることが好ましい。
はＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＧａＡｓ等の半導体材料の適
用が可能であり、異物が衝突しても破損等しないように
強度が要求される場合にはＳｉＣ、ＳｉＮ等の強度の強
い材料を適宜選択して用いることが好ましい。
【００５２】図７に示す風力発電システム１０は、この
ような技術により形成されたもので、動翼２３の翼先端
部に、当該動翼２３と共に回転する円筒状の誘電体層３
１が設けられて、これらがロータ３２を形成している。
ような技術により形成されたもので、動翼２３の翼先端
部に、当該動翼２３と共に回転する円筒状の誘電体層３
１が設けられて、これらがロータ３２を形成している。
【００５３】また、この誘電体層３１と所定の距離を隔
てた位置に複数の電極３３が配置されてステータ３４が
形成されている。
てた位置に複数の電極３３が配置されてステータ３４が
形成されている。
【００５４】この電極３３は、所定間隔ｄをなして並設
されて、誘電体層３１を包むように固定されている。
されて、誘電体層３１を包むように固定されている。
【００５５】そして、電極３３は、例えば２つおきに電
気的に連結されて３つの電極群３３ａ，３３ｂ，３３ｃ
が形成され、これにより静電誘電型発電機が構成されて
いる。
気的に連結されて３つの電極群３３ａ，３３ｂ，３３ｃ
が形成され、これにより静電誘電型発電機が構成されて
いる。
【００５６】図８はかかる静電誘電が多発電気の発電原
理を説明する図で、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８
（ｃ）、図８（ａ）へと進むサイクルをなしている。
理を説明する図で、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８
（ｃ）、図８（ａ）へと進むサイクルをなしている。
【００５７】そして、各電極群に対応した位置で誘電体
層３１に誘起された電荷は、当該誘電体層３１の回転に
伴い対応する電極を変え、これにより各電極群には図８
（ｄ）に示す様な電圧が発生して発電が行われる。
層３１に誘起された電荷は、当該誘電体層３１の回転に
伴い対応する電極を変え、これにより各電極群には図８
（ｄ）に示す様な電圧が発生して発電が行われる。
【００５８】図８における番号、、はそれぞれ対
応する電極群３３ａ，３３ｂ，３３ｃを示し、図８
（ｄ）においては電極群３３ａ，３３ｂ，３３ｃからの
出力を示している。
応する電極群３３ａ，３３ｂ，３３ｃを示し、図８
（ｄ）においては電極群３３ａ，３３ｂ，３３ｃからの
出力を示している。
【００５９】なお、電極群の数は３つに限定されるもの
ではなく、例えばｎ個おきに接続してｎ個の電極群３３
ａ，３３ｂ，３３ｃを構成することによりｎ極型の静電
誘導型発電機を構成してもよい。
ではなく、例えばｎ個おきに接続してｎ個の電極群３３
ａ，３３ｂ，３３ｃを構成することによりｎ極型の静電
誘導型発電機を構成してもよい。
【００６０】このような、小型の風力発電システムであ
るので、基本的に設置場所を選ばず、要求される発電量
に応じた個数を設置することが可能になり、利便性が向
上すると共に汎用性が向上するようになる。
るので、基本的に設置場所を選ばず、要求される発電量
に応じた個数を設置することが可能になり、利便性が向
上すると共に汎用性が向上するようになる。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ブレードの直径を１０-4〜１０-1ｍの大きさに形成した
ので、複数個を自動車、鉄道車輌、航空機等の輸送手段
やビルの谷間、高速道路沿、橋梁、空港等に容易に多数
設置することが可能になり、利便性が向上すると共に汎
用性が向上する。
ブレードの直径を１０-4〜１０-1ｍの大きさに形成した
ので、複数個を自動車、鉄道車輌、航空機等の輸送手段
やビルの谷間、高速道路沿、橋梁、空港等に容易に多数
設置することが可能になり、利便性が向上すると共に汎
用性が向上する。
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明に適用される
ハイブリッド車に搭載された風力発電システムを示す図
である。
ハイブリッド車に搭載された風力発電システムを示す図
である。
【図２】風力発電システムの概略構成を示す図である。
【図３】異物除去装置を設けた風力発電システムの概略
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図４】仰角に対する揚抗力等の特性を示す図である。
【図５】ブレードの直径に対する発電出力を示す図であ
る。
る。
【図６】エンジンの回転数に対する軸出力を示す図であ
る。
る。
【図７】静電誘導型発電機を用いた風力発電システムの
概略構成を示す図である。
概略構成を示す図である。
【図８】静電誘導型発電機の動作を説明する図である。
１０ 風力発電システム
１１ ハイブリッド車（輸送手段）
１２ ブレード
２１ ケーシング
２２ 静翼
２３ 動翼
２４ 異物除去装置
３１ 誘電体層
３２ ロータ
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 電極群
３３ 電極
３４ ステータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０３Ｄ 7/04 Ｆ０３Ｄ 11/00 Ａ
11/00 Ｈ０２Ｎ 1/08
Ｈ０２Ｎ 1/08 Ｂ６０Ｋ 8/00
Claims (11)
- 【請求項１】 風を受けて回転するブレードと、該ブレ
ードの回転力により駆動される発電機とを備えた風力発
電システムにおいて、 前記ブレードの直径を１０-4〜１０-1ｍの大きさに形成
して、自動車、鉄道車輌、航空機等の輸送手段又はビル
の谷間、高速道路沿、橋梁、空港周辺等の少なくとの１
カ所に複数設けたことを特徴とする風力発電システム。 - 【請求項２】 前記ブレードが、静翼と、該静翼の下流
に隣接して設置された動翼との単段で形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の風力発電システム。 - 【請求項３】 前記ブレードが、動翼単段で形成されて
いることを特徴とする請求項２記載の風力発電システ
ム。 - 【請求項４】 前記輸送手段の速度に応じて前記静翼の
迎角又は前記動翼の迎角のうち少なくとも１の迎角を変
えることができるようにしたことを特徴とする請求項２
又は３記載の風力発電システム。 - 【請求項５】 前記輸送手段が高速走行している場合に
は前記迎角を小さくし、低速走行している場合には迎角
を大きくするように、当該仰角を走行速度に応じて変え
るようにしたことを特徴とする請求項２乃至４いずれか
１項記載の風力発電システム。 - 【請求項６】 前記ブレードが、ガラス繊維、カーボン
繊維、アラミド繊維等の比重の小さな複合材料、または
アルミ合金、チタン、マグネシウム等の低比重金属によ
り形成されたファンブレードであることを特徴とする請
求項１乃至５いずれか１項記載の風力発電システム。 - 【請求項７】 前記輸送手段が航空機であって、その走
行速度に応じて翼の前進角や後退角を変えることができ
る航空機の当該翼に前記ブレードを取付けたことを特徴
とする請求項４乃至６いずれか１項記載の風力発電シス
テム。 - 【請求項８】 前記ブレードの直径が、マイクロエレク
トロメカニカルシステム製造技術により１０-4ｍの大き
さに形成されてなることを特徴とする請求項１乃至７い
ずれか１項記載の風力発電システム。 - 【請求項９】 前記ブレードがＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、
ＧａＡｓ等を材料として形成されていることを特徴とす
る請求項８記載の風力発電システム。 - 【請求項１０】 前記ブレードの翼端に設けられて当該
ブレードと共に回転する円筒状誘電体層からなるロータ
と、該円筒状誘電体層と所定距離隔てて固定して設けら
れた複数の電極とを備えて、当該複数の電極が前記円筒
状誘電体層を包むように並設されると共に、所定数おき
に電気的に接続されて複数の電極群を形成してなるステ
ータとを有することを特徴とする請求項１乃至９いずれ
か１項記載の風力発電システム。 - 【請求項１１】 前記ブレードの風上側近傍に風に紛れ
て飛んでくる異物が当該ブレードに当らないように除去
する異物除去装置を設けたことを特徴とする請求項１乃
至１０いずれか１項記載の風力発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002073924A JP2003269319A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 風力発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002073924A JP2003269319A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 風力発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003269319A true JP2003269319A (ja) | 2003-09-25 |
Family
ID=29203458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002073924A Pending JP2003269319A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 風力発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003269319A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007065717A1 (en) | 2005-12-08 | 2007-06-14 | Theo Devaney | Tidal stream energy conversion system |
| JP4612114B1 (ja) * | 2010-05-25 | 2011-01-12 | 勇 佐藤 | 風力駆動装置 |
| KR20120058414A (ko) * | 2011-11-23 | 2012-06-07 | 오상복 | 발전장치 |
| KR101172624B1 (ko) | 2010-11-29 | 2012-08-08 | 오상복 | 발전장치 |
| JP2013524913A (ja) * | 2010-04-21 | 2013-06-20 | ダイソン テクノロジー リミテッド | 表面処理電気器具 |
| KR20170002363A (ko) * | 2016-12-28 | 2017-01-06 | 전남대학교산학협력단 | 마찰전기 발생장치 |
| FR3062255A1 (fr) * | 2017-01-26 | 2018-07-27 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Convertisseur electrostatique |
| CN110345014A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-18 | 深圳大学 | 一种风力发电装置及基于风力发电装置的风参数检测方法 |
| EP4219208A1 (fr) | 2022-01-31 | 2023-08-02 | Prata Bruno Design | Véhicule muni d'un générateur électrique éolien |
-
2002
- 2002-03-18 JP JP2002073924A patent/JP2003269319A/ja active Pending
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| KR101630266B1 (ko) | 2011-11-23 | 2016-06-14 | 오상복 | 발전장치 |
| KR20170002363A (ko) * | 2016-12-28 | 2017-01-06 | 전남대학교산학협력단 | 마찰전기 발생장치 |
| KR101720913B1 (ko) | 2016-12-28 | 2017-03-29 | 전남대학교산학협력단 | 마찰전기 발생장치 |
| FR3062255A1 (fr) * | 2017-01-26 | 2018-07-27 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Convertisseur electrostatique |
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| CN110345014A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-18 | 深圳大学 | 一种风力发电装置及基于风力发电装置的风参数检测方法 |
| EP4219208A1 (fr) | 2022-01-31 | 2023-08-02 | Prata Bruno Design | Véhicule muni d'un générateur électrique éolien |
| FR3132245A1 (fr) | 2022-01-31 | 2023-08-04 | Prata Bruno Design | Véhicule muni d’un générateur électrique éolien |
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